碳化硅(SiC)是由石英砂、石油焦(或煤焦)、锯末(生产绿色SiC时需要用盐)等原料经过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅也是自然界的稀有矿物,莫桑石。碳化硅也被称为碳硅石。在碳、氮、硼等非氧化物高科技耐火材料中,碳化硅是应用最广泛、最经济的一种,可称为金刚石砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑碳化硅和绿碳化硅,两者均为六方晶体,比重为3.20 ~ 3.25,显微硬度为2840 ~ 3320kg/mm2。
1905年首次在陨石中发现碳化硅,现在主要来源于人工合成。碳化硅用途多,产业跨度广。它可用作单晶硅、多晶硅、砷化钾、应时晶体等的工程加工材料。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业。
在半导体领域的应用
一维碳化硅纳米材料由于其自身的微观形貌和晶体结构,具有更加独特和优异的性能以及更加广阔的应用前景,被普遍认为是第三代宽带隙半导体材料的重要组成单元。
第三代半导体材料,即宽带隙半导体材料,又称高温半导体材料,主要包括碳化硅、氮化镓、氮化铝、氧化锌、金刚石等。这类材料具有宽带隙(带隙大于2.2ev)、高热导率、高击穿电场、高抗辐射、高电子饱和率等特性。适用于制作高温、高频、抗辐射和大功率器件。第三代半导体材料因其优异的特性,在未来有着非常广阔的应用前景。
在光伏领域的应用
光伏逆变器在光伏发电中起着重要的作用。它不仅具有DC-交流转换的功能,还具有最大化太阳能电池性能和系统故障保护的功能。总结一下,有自动运行停机功能、最大功率跟踪控制功能、独立运行防止功能(并网系统)、自动电压调节功能(并网系统)、DC检测功能(并网系统)、DC接地检测功能(并网系统)等。
国内变频器厂商新技术、新器件的应用还是太少。以碳化硅为功率器件的逆变器已经开始大量应用。碳化硅的内阻很小,可以使效率非常高,开关频率可以达到10K,还可以省去LC滤波器和母线电容。碳化硅可能在光伏逆变器应用上有所突破。
在航空领域的应用
碳化硅制成碳化硅纤维,主要用作耐高温材料和增强材料。耐高温材料包括隔热材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用作增强材料时,常与碳纤维或玻璃纤维结合,主要是增强金属(如铝)和陶瓷,如刹车片、发动机叶片、起落架盒和喷气式飞机的机身结构材料等。还可用作体育用品,其短切纤维可用作高温炉材料等。
粗碳化硅可以大量供应,但是技术含量极高的纳米碳化硅粉的应用可以短期内无法形成规模经济。我国碳化硅芯片的研发尚处于起步阶段,国内碳化硅芯片的应用较少,碳化硅材料产业的发展缺乏下游应用企业的支持。在人员培训和技术研发方面密切合作;加强企业之间的交流,特别是积极参与国际交流活动,提高企业发展水平;注重企业品牌建设,努力打造企业拳头产品。
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